7

УТВЕРЖДАЮ

Ректор университета

____________А.В. Лагерев

«____»____________2008 г.

ХИМИЯ

МЕТАЛЛЫ ГЛАВНОЙ ПОДГРУППЫ I, II ГРУПП

Методические указания

к выполнению лабораторной работы

для студентов всех форм обучения

всех специальностей

БРЯНСК 2008

УДК 541.8

Химия. Металлы главной подгруппы I,IIгрупп: методические указания к выполнению лабораторной работы для студентов всех форм обучения всех специальностей. – Брянск: БГТУ, 2008. - 12 с.

Разработали: Е.В. Удовенко, асс.,

О.Ф. Котелович, к.х. н., доц.,

И.В. Ильина, к.б.н.

Рекомендованы кафедрой «Безопасность жизнедеятельности и химия» БГТУ (протокол № 5 от 22.01.08)

1. Цель работы

Цель работы - ознакомиться с химическими свойствами s-элементов на примере металлов IA-, IIA- групп, а также с их практическим исполь­зованием в машиностроении.

Продолжительность работы - 4 часа.

2. Теоретичекие основы

2.1. Элементы ia- подгруппы

-2,92

Группу IA составляют шесть элементов: литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs и франций Fr. Это s-элементы, атомы которых имеют ns¹-конфигурацию внешнего электронного слоя. Все они являются типичными металлами. Значения стандартных электродных потенциалов этих метал­лов весьма малы (около -3 В), что характеризует их высокую химическую активность:

Металлы Li Na K Rb Cs

φ⁰, В -3,045 -2,71 -2,92 -2,93 -2,92

Наличие на внешнем уровне атома одного электрона, ко­торый может быть легко отдан при химических превращени­ях, обусловливает сильные восстановительные свойства этих элементов: Me - е = Ме⁺.

От лития к францию увеличивается радиус атома с увеличением порядкового номера элемента.

Вследствие большой химической активности щелочные металлы находятся в природе только в виде соединений.

По химическим свойствам щелочные металлы похожи между собой, образуя в основном соединения с ионной связью, так как легко отдают свой s-электрон с внешней оболочки.

Оксиды этих металлов относятся к сильно основным (при взаимодействии с водой они образуют щелочи), поэтому сами металлы называются щелочными. При сгорании щелочных металлов в кислороде, кроме окси­дов, могут образовываться и пероксиды Ме₂0₂, доля которых в продуктах сгорания возрастает по мере перехода от Li к Cs

2Na+O₂→Na₂O₂; 4Li + O₂→2Li₂O.

Пары щелочных металлов интенсивно окрашивают пламя: Li – в красный цвет; Na – в желтый; К – в фиолетовый; Rb – в фиолетово-розовый; Cs – в голубой.

Щелочные металлы легко (со взрывом) окисляются водой, образуя гидроксиды, при этом металл вытесняет водород из воды по уравнению

2Ме + 2НОН→Н₂ + 2МеОН.

Гидроксиды щелочных металлов – гигроскопичные вещества, легко поглощают СО₂ из воздуха, разъедают стекло. В водных растворах они полностью диссоциируют.

Щелочные металлы вытесняют водород из кислот-неокислителей (НСl, H₃PO₄, H₂SO_4(разб)), а при взаимодействии с кислотами-окислителями (H₂SO_4(конц), HNO_{3(конц. и разб.)}) водород не выделяется (образуются соответственно H₂S, N₂O, NH₃)

5H₂SO_4(конц) + 8Na →4Na₂SO₄ + H₂S + 4H₂O;

10HNO_3(конц) + 8K → 8KNO₃+ N₂O +5H₂O;

9HNO_3(разб) + 8K → 8KNO₃+ NН₃ +3H₂O.

Щелочные металлы при взаимодействии с неметаллами об­разуют соединения с ионной или сильно полярной связью, по­этому соединения щелочных металлов, как правило, раствори­мы в воде и легко диссоциируют на ионы.

Для ионов щелочных металлов образование устойчивых комплексов нехарактерно.

Металлический литий служит для удаления из расплавленных металлов растворенных в них газов. Он является легирующей добавкой к чугуну, бронзе и сплавам на основании алюминия, магния, цинка, свинца.

Из сплавов свинца, содержащего 0,58% Na, делают подшипники осей железнодорожных вагонов. Большую реакционную способность натрия используют в металлургии при получении металлов методом натрийтермии.

Методом калийтермии получают чистый титан. Калий, рубидий, цезий при освещении испускают электроны, которые используют при изготовлении фотоэлементов. Гидроксид калия используется как электролит в щелочных аккумуляторах. Натрий и калий используют как теплоносители в ядерных энергетических установках